(57)【要約】【課題】携帯電話、ビデオカメラ等の操作用の多方向スイッチを、従来より簡素化、小型化、薄型化する。【解決手段】基板１１を底部とするケース中に、１個のタクトばね１４と導電材料の弾性薄板製の接点ばね１５を重ねて隔膜１７で覆い、その上にプランジャ１６を配置する。接点ばねは放射状の４本、８本等の腕と、各腕の先端に複数の指を持つ。ステム１６ｂを下向きに押すと、プランジャが隔膜と接点ばねを介してタクトばねを押して湾曲を急激に反転させ、節度を生じて中央のスイッチ接点が閉じる。ステムを横方向に押すと、プランジャが傾いてタクトばねによる節度を生じるとともに、接点ばねの腕の先端の各指が基板上の対応する固定接点に接して、４方向、８方向等の操作を検出する。接点ばねの腕の弾性変形で接触圧を生じて導通が確実になり、各方向の動作に節度感が伴い、複数の固定接点の導通の組み合わせで操作方向の検出精度が上がる。【選択図】      図１
2005019352.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
固定接点を設けた基板を底部としてケースを構成し、基板中央に浅いドーム状のタクトばねを配置して、その上に接点ばねとプランジャを重ねて前記のケースに収容し、
接点ばねは導電材料の弾性薄板製で、外周が下に反った断面形状であって、中心に対し放射状の複数の腕に分岐し、さらに各腕の先端が複数の指に枝分かれしていて、指の２本以上が基板外周に分割配置した固定接点に隙間を隔ててそれぞれ面し、残りの指が前記基板外周の固定接点群の直近の内側に設けた環状の固定接点に隙間を隔てて面しており、
プランジャは本体にステムのついた形状で、本体下面が接点ばねに接するとともに、ステムがケース中央の穴から上方に突き出していることを特徴とする多方向スイッチ。
【請求項２】
請求項１に記載の多方向スイッチにおいて、
プランジャの傾斜時、前記タクトばねがプランジャに押されて湾曲が反転し、タクトばねの天井部が基板中央の固定接点に接触するとともに、接点ばねの傾斜方向の外周が下がって、その方向の腕の先端の各指がそれぞれ対応する固定接点に接触し、
基板中央の固定接点またはタクトばね外周の乗る環状の固定接点と、基板外周の前記分割配置した固定接点およびその直近の内側の環状の固定接点がタクトばねと接点ばねを介して導通することを特徴とする多方向スイッチ。
【請求項３】
請求項１に記載の多方向スイッチにおいて、
プランジャは本体の下面中央に突起を有し、接点ばねは中央に凹部を有していて、上記突起と凹部のはめ合いにより接点ばねを中心出しすることを特徴とする多方向スイッチ。
【請求項４】
請求項１に記載の多方向スイッチにおいて、
ケースの内周に内側に突き出す複数のストッパーを設け、該ストッパーにより接点ばねを回り止めすることを特徴とする多方向スイッチ。
【請求項５】
請求項１に記載の多方向スイッチにおいて、
プランジャと接点ばねの間に可撓性の隔膜を設けて、タクトばねと接点ばねを覆ったことを特徴とする多方向スイッチ。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、携帯電話、ポータブルステレオ、ビデオカメラ、デジタルカメラ、車載オーディオ等の操作用に組み込まれる多方向スイッチに関する。
【０００２】
【従来の技術】
多方向スイッチは複数のスイッチ接点を備えていて、操作部に加えられる力の着力点や方向によって、それらのスイッチ接点のうちのあるものが選択されて動作するように構成されており、操作の違いに応じて何通りかの異なる信号を出力する。操作方法として、例えば直立に設けてある操作レバーあるいはステムを前後左右に傾けることにより４通りまたはそれ以上の入力を行うものがある。さらに操作レバーを傾けるのでなく軸方向に押し下げても、対応するスイッチ接点が動作するように構成して、入力の種類に軸方向の動きを加えたものもある。
【０００３】
図６は従来の多方向スイッチの一例で、（Ａ）は平面図、（Ｂ）は（Ａ）のＢ−Ｂ断面図である。基板１とカバー２とスペーサ３で形成したケースの内部の基板１上の中央部に浅いドーム状のタクトばね４を置き、周辺の４方向に計４個のタクトばね５を配置してある。そしてタクトばね群の上に、プランジャ６を置いてカバー２で覆ってある。
【０００４】
図６のプランジャ６は本体６ａが８角形の平板状で、本体６ａの上面にステム６ｂがついており、ステム６ｂはカバー２の中央の穴から上方に突き出している。本体６ａの下面には、中心に突起６ｃ、周辺に４個の突起６ｄが設けてあり、これらの突起はそれぞれタクトばね４、タクトばね５の中心位置にあって、中心の突起６ｃはタクトばね４の上面にほぼ接しているが、周辺の突起６ｄとタクトばね５の上面の間には、ｃで示す隙間を設けてある。
【０００５】
図示は省くが、各タクトばねの外周が乗る基板上面に、環状の固定接点を設けてあり、また、その中央に円形の固定接点を設けてある。基板１の外周に複数個設けた円弧状の凹部１ａには導電材が被覆してあり、基板１の上面の電極パターンと下面の電極端子を接続している。
【０００６】
スイッチを操作する場合、まず、ステム６ｂの上端を下向きに押すと、プランジャ６の中央下面の突起６ｃが、中央のタクトばね４の上面中央部を下に押す。押圧力がある程度大きくなった時、タクトばね４の湾曲が急激に反転して節度感を生じるとともに、タクトばね４の下面中央部が基板１上の円形の固定接点に接触し、タクトばね４の外周が乗っている環状接点と中央の円形接点が導通する。この時、周辺の４個のタクトばね５は、対応するプランジャ６の外周の突起６ｄとの間に隙間ｃがあるため、プランジャ６が下降しても形状が反転するほど変形せず、接点の導通は生じない。
【０００７】
また、ステム６ｂを下に押すのでなく、上端を横方向に押すとプランジャ６が傾斜して、周辺下面の４個の突起６ｄのうち押された方向の突起６ｄが下に下がり、タクトばね５を変形させてその箇所の固定接点を導通させる。これによりこのスイッチは、ステム６ｂを下に押す操作と、横向きの４方向に押す操作を検出できる。
【０００８】
また、下記の特許文献１と特許文献２には多方向スイッチの別の構造が示されている。これはステムの下面を導電材で構成し、タクトばねを中央に１個だけ設け、基板の外周部上面に固定接点を設けて、ステムが傾斜した時、ステム下面の導電材と導通するようにしたものである。
【０００９】
【特許文献１】
特開２０００−３５３４５５号
【特許文献２】
特開２００１−３５３１９号
【００１０】
【発明が解決しようとする課題】
従来の多方向スイッチのうち、図６に示したものは各接点毎にタクトばねを用いるため、部品点数が多くなり、製品寸法も大きくなって小型化に適しない。さらにステムを横に押す操作の場合、力の加わる方向が少しずれると、周辺の四つのタクトばねのうち隣り合う二つが動作したりして、操作方向を識別できず誤動作となる。また、特許文献に示されたものは、プランジャの下面を導電性にするためにプランジャの製作に手のかかるものとなる。
【００１１】
本発明はこれらの問題を解決し、構造が簡単で部品数が少なく、小型化、薄型化に適し、さらに横向き操作の検出方向を４方向でなく８方向などに増加した場合においても、二つの方向にまたがる曖昧な操作による信号を排除し、正しく検出方向を向く操作だけを検出する多方向スイッチを実現するものである。
【００１２】
【課題を解決するための手段】
本発明においては、タクトばねを多方向スイッチの中央に１個だけ用い、タクトばねとプランジャの間に弾性のある導電材料薄板の接点ばねを挟んで設ける。そして中央タクトばねの外側の基板上に、プランジャを傾斜させた時に接点ばねが接触する固定接点を配置する。接点ばねとプランジャの間に可撓性の隔壁を設け、隔壁でタクトばねと接点ばねを覆って保護するが、隔壁を省いてもよく、その場合、接点ばねをプランジャに取り付けてもよい。この構造により、図５のものと比べて構成が簡単になり、また、特許文献のものと違って弾性のある接点ばねを用いることにより、固定接点に接触する際に弾性変形によって接触圧が増加し、導通が確実になる利点がある。
【００１３】
接点ばねはプランジャを傾斜させた時、外周が下がって基板上の固定接点に接触して導通するが、外周は放射状に分岐した腕になっており、腕の数を横向き操作の検出方向の数と同じにしてある。そして各腕の先端がさらに複数の指に枝分かれしている。基板上には、これら複数の指のそれぞれに個別あるいは共通に対応する固定接点群を設けてある。
【００１４】
【発明の実施の形態】
以下、図面に基づいて本発明の実施形態を説明する。図１は本発明の多方向スイッチで、（Ａ）は上面図、（Ｂ）は（Ａ）のＢ−Ｂ断面図である。ガラス入りエポキシなどの基板１１を底部とし、ポリイミドなどのスペーサ１３、合成樹脂のカバー１２を重ねて接合したケースにタクトばね１４、接点ばね１５それにプランジャ１６を収容してある。基板１１とスペーサ１３は一体に形成してもよい。
【００１５】
タクトばね１４は浅いドーム状であって基板１１の中央に配置してあり、接点ばね１５はステンレス鋼など弾性のある導電材料の薄板製で、図（Ａ）に見るように放射状に多くの腕に枝分かれしていて、基本的な断面形状は図（Ｂ）のごとく、皿を伏せたように周辺が下に反っている。プランジャ１６は円板状の本体１６ａの上面にステム１６ｂがついていて、カバー１２の上面中央の穴から上に突き出しており、本体１６ａの下面中央に球面の突起１６ｃがある。
【００１６】
カバー１２とスペーサ１３の間には薄い樹脂シートなどの可撓性の隔膜１７が張ってあり、隔膜１７は下部のタクトばね１４と接点ばね１５を覆っていて、接点ばね１５は隔膜１７を介してプランジャ１６の下面に接している。接点ばね１５の中央部には球面状の下向きの凹部を形成してあり、プランジャ１６の下面の球面の突起１６ｃがこの凹部にはまって接点ばね１５の中心出しをしている。基板１１の外周の複数箇所に円弧状の凹部１１ａが設けてあり、凹部１１ａの表面は導電被覆してあって、基板１１の上下面の電極パターンを接続している。
【００１７】
スペーサ１３は中央部を打ち抜いて大きな穴にした形状で、この穴に接点ばね１５を収容しているが、図１（Ａ）に見るように、穴の外周から多数の突起状のストッパー１３ａが内側に突き出していて、接点ばね１５の枝分かれした指の間に入り込んでこれを回り止めしている。
【００１８】
図２に接点ばね１５の平面形状を示す。これは前述のように弾性のある導電材料の薄板製であるが、外周が８本の腕１５ａに分岐しており、さらに各腕の先端が３本の指１５ｂ、１５ｃ、１５ｄに枝分かれしている。
【００１９】
図３に示すのは基板１１の上面に設けた電極のパターンで、接点ばね１５の輪郭を破線で記入してある。中央の円形の第２固定接点２２の周囲に環状の第１固定接点２１があり、その外側に同じく環状の第４固定接点２７があり、さらにその周囲に扇形に分割した８個の第３固定接点２３が設けてある。
【００２０】
基板１１の外周の複数の円弧状の凹部１１ａは導電被覆してあり、これによって基板１１の上下面の電極パターンを接続するもので、扇形の第３固定接点２３はそれぞれ配線電極２６によって導電被覆された凹部１１ａに接続してあり、また環状の第４固定接点２７も左右両辺の中央の凹部１１ａに接続してある。環状の第１固定接点２１と円形の第２固定接点２２は、それぞれスルーホール２４、２５によって基板１１の下面で凹部１１ａに接続してある。
【００２１】
図１と図３を見比べれば分かるように、ドーム状のタクトばね１４は外周が環状の第１固定接点２１に乗っているが、中央天井部は第２固定接点２２から離れている。図３では、接点ばね１５の８本の腕１５ａのうち、右向きのものの先端の３本の指１５ｂ、１５ｃ、１５ｄにそれぞれ黒点を付して示してあるが、指１５ｂは扇形の第３固定接点の一つに面し、指１５ｄは別の第３固定接点に面し、そしてこの二つの指の間にある指１５ｃは環状の第４固定接点２７の外周に等間隔に８カ所突き出して設けたほぼ正方形の電極部分に面していて、横から見ると図１（Ｂ）のように各指の先端と、対応する基板１１上面の固定接点との間に隙間を持っている。以上が本願の多方向スイッチの構造である。
【００２２】
次に、この実施形態の動作を説明する。まず、図４の矢印のようにプランジャ１６のステム１６ｂを下向きに押すと、本体１６ａの下面の突起１６ｃが隔膜１７と接点ばね１５を介してタクトばね１４の頂上部を下に押し、荷重がある程度増したところでタクトばね１４の湾曲が一気に反転して節度感を生じるとともに、タクトばね１４の中央下面が図３の第２固定接点２２に接し、タクトばね１４の外周が乗っている環状の第１固定接点２１と第２固定接点２２が導通する。
【００２３】
この時、接点ばね１５の各腕の先端の各指は、図４に見るように基板１１との間にまだ隙間があって、図３の扇形の第３固定接点２３や環状の第４固定接点２７の外周から突き出した方形電極に接触せず、電気的導通は生じない。これがプランジャ１６を下に押した時の動作である。
【００２４】
次に、プランジャ１６を横に押す場合を説明する。例えば図５の矢印のように、ステム１６ｂを右に押すと、プランジャ１６が右下がりに傾き、本体１６ａの下面の突起１６ｃが隔膜１７と接点ばね１５を介してタクトばね１４を押して変形させ、節度感を生じる。同時に接点ばね１５の右側の腕の先端が下がって、基板１１上の固定接点に接触する。図３でこれを見ると、右側の腕１５ａの黒点を付した３本の指のうち１５ｂと１５ｄが扇形の第３固定接点２３に接触し、中央の指である１５ｃが環状の第４固定接点２７の外周から右に突き出した方形電極に接触するのである。
【００２５】
これにより扇形の第３固定接点２３群のうち隣接する二つと、環状の第４固定接点２７が、接点ばね１５とタクトばね１４を介して第１固定接点２１および第２固定接点２２と導通する。接点ばね１５の腕１５ａの先端の各指は、第３固定接点２３と第４固定接点２７に接してからさらにプランジャ１６が若干傾く余分の動きによって弾性変形し、接触圧を生じて電気的導通を確実にする。
【００２６】
このようにプランジャ１６を正しい操作方向に倒した時は、第１固定接点２１、第２固定接点２２、第４固定接点２７、それに第３固定接点２３のうち隣接する２個の、計５個の固定接点が互いに導通する。機器の制御ソフトに設けた判別ルーチンにより、この状態がプランジャ１６を横に押した場合であると判別するのである。このような組み合わせだけを有効とすることで、実際の使用において所定の方向の中間を向くような曖昧な、あるいは不適切な操作が行われても、それらは無意味なものとして排除し、正確な操作のみを精度よく検出することができるのである。
【００２７】
上記の実施形態では、図１〜図３に見るように接点ばね１５に８本の腕１５ａを設けて８方向の動作を検出するようにしたが、腕の数を４本にすれば４方向検出の仕様になる。しかし、腕の数は８本のまま、制御ソフトにより４方向の検出動作をさせることももちろん可能である。なお、隔膜１７を廃止し、接点ばね１５をプランジャ１６の本体１６ａの下面に固定した構造にすることもできる。
【００２８】
【発明の効果】
以上の説明から明らかなように、本発明によれば、プランジャを軸方向に下向きに押す動作と、横４方向あるいは８方向に押す動作を検出する多方向スイッチを、非常に簡潔に構成できる。タクトばねを何個も使った従来の構造などに比べると、タクトばねが１個だけなので、部品点数が大幅に減って小型化、薄型化できるとともに、どの方向に操作する時も一様な節度感が得られる。
【００２９】
接点ばねは先端が固定接点に接触してから撓むので、接触圧が増して導通の信頼性が上がり、接点ばねの各腕の先端を複数の指に枝分かれさせたことで、横向き操作における方向検出の精度が上がる。さらに、基板上の電極パターン、タクトばね、接点ばね等が隔膜で覆われているので、ごみ、汚れ等から保護される。このようにさまざまな効果を有し、機能と信頼性に優れ、回路の高密度実装に適する小型、薄型の多方向スイッチが廉価に実現される。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の多方向スイッチで（Ａ）は平面図、（Ｂ）は（Ａ）のＢ−Ｂ断面図である。
【図２】本発明の多方向スイッチに用いる接点ばねの平面図である。
【図３】本発明の多方向スイッチの基板上の電極パターン図である。
【図４】本発明の多方向スイッチを下向きに押した時の動作を示す断面図である。
【図５】本発明の多方向スイッチを横向きに押した時の動作を示す断面図である。
【図６】従来の多方向スイッチの一例で（Ａ）は平面図、（Ｂ）は（Ａ）のＢ−Ｂ断面図である。
【符号の説明】
１、１１  基板
２、１２  カバー
３、１３  スペーサ
４、５、１４  タクトばね
１５  接点ばね
６、１６  プランジャ
１７  隔膜
２１  第１固定接点
２２  第２固定接点
２３  第３固定接点
２４、２５  スルーホール
２６  配線電極
２７  第４固定接点
【図１】
2005019352.tif 000003
【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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